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向列相液晶中基于四波混频的光学相位共轭研究

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目录

向列相液晶中基于四波混频的光学相位共轭研究

OPTICAL PHASE CONJUGATION BASED ON FOUR-WAVE MIXING IN NEMATIC LIQUID CRYSTAL

摘 要

Abstract

目 录

绪 论

1.1 引言

1.2 向列相液晶光学性质简介

1.3 向列相液晶中光学相位共轭的研究概况

1.4 本文的动机和目的

1.5 本论文的研究内容和结构

第2章 向列相液晶中的简并四波混频和掺杂理论

2.1 引言

2.2 向列相液晶简并四波混频的近似理论

2.3 向列相液晶中四波混频的数值精确解

2.4 掺杂甲基红向列相液晶的光致异构动力学过程

2.5 掺杂C60向列相液晶的空间光折变性质

2.6 本章小结

第3章 液晶盒的制备与实验方案

3.1 引言

3.2 样品的组成及液晶盒的制备

3.3 掺杂甲基红与C60向列相液晶基本光学特性测量

3.4 掺杂甲基红样品中实验条件对相位共轭光反射率的影响

3.5 本章小结

第4章 向列相液晶中光学相位共轭的实验研究

4.1 引言

4.2 掺杂甲基红E7中的光学相位共轭实验

4.3 实验结果与数值结果对比

4.4 掺杂C60向列相液晶E7中的光学相位共轭实验

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

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摘要

向列相液晶是一种高性能的非线性光折变材料,而且通过掺杂染料可使其性能大为改良。由于向列相液晶大的非线性系数,使得利用向列相液晶产生光学相位共轭波称为可能。从19世纪80年代起,已经有很多学者在这种材料中进行了光学相位共轭实验。本论文主要用简并四波混频的方法产生光学相位共轭波,对掺杂甲基红(MR)和掺杂C60的向列相液晶E7中的光学相位共轭特性进行了理论与实验的研究。
  本文利用向列相液晶中在相干光入射下形成的折射率光栅结合麦克斯韦方程组,参考相关文献推导了向列相液晶中四束光相互作用的四波耦合方程。并依据材料吸收系数的大小求得了方程的解析结果和数值结果,分别适合对不同样品的分析。制作了实验所需的E7+1%MR和E7+0.5%C60液晶盒,从理论上定性分析了两种样品各自的取向光折变的特点。搭建了用来产生光学相位共轭光的简并四波混频光路,测量了样品的基本光学特性,对两种样品都成功观察到了光学相位共轭波的产生。对不同实验条件下产生的相位共轭波进行了测量,得到了最佳的实验条件包括:样品厚度、入射光夹角、入射光偏振态等。在确定以上实验条件的前提下,两种样品在入射光强影响下的光学相位共轭波的变化和响应时间特性被详细测量。发现相位共轭光随入射光功率的变化存在饱和效应,并且E7+1%MR样品中形成了永久光栅,E7+0.5%C60样品中形成了瞬时光栅。另外还详细的研究了E7+0.5%C60样品的外加电压特性,得到了产生相位共轭光的阈值电压和最佳电压。并对比数值结果与理论结果分析讨论以上的测量数据,发现数值方法与实验结果符合很好。

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